房屋建筑的節能技術探究

摘要：當代的建筑業飛速發展，為開創資源節約型、可持續發展的社會，建筑節能已成為我國重大的戰略問題，建筑節能勢在必行，本文就我國建筑耗能的特點、建筑節能的發展潛力以及建筑節能技術方面作簡單論述。

關鍵詞：建筑節能；技術研究；耗能

隨著我國城市化進程的加快和人民生活質量的提高，建筑能耗占總能耗的比重越來越大，建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列，逐漸成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。 節能不僅是我國經濟和社會發展的一項長遠戰略方針，也是當前一項極為緊迫的任務，成品油價格一漲再漲、供電限制、燃煤緊張……這些情況均顯示出我國正面臨一場真正的能源危機，作為耗能大戶的房屋建筑受到極大的關注，建筑節能迫在眉睫。

1 我國建筑耗能的特點

我國現有建筑面積為400多億平方米，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近25億平方米，其中95%以上仍是高能耗建筑，我國建筑單位面積能耗是氣候相近發達國家的3倍～5倍，建筑節能水平還遠低于發達國家。目前，我國建筑能耗特點可以概括為：南方和北方地區氣候差異大，北方建筑需要供暖，采暖能耗高，占能耗的比例較大，應為建筑節能的重點；城鄉住宅能耗使用差異大，且農村建筑能耗低，主要以非商品能源為主；住宅與一般公共建筑與發達國家相比能耗尚處在較低水平，但目前呈增長趨勢；大型公共建筑能耗浪費嚴重，節能潛力大，而且在新建的建筑中此類建筑的比例呈增長趨勢；長江流域大面積居住建筑新增采暖需求，必須找到有效地解決方案，否則將成為嚴重的能源負擔[1]。

2 我國建筑節能發展潛力

在科學發展觀的指引下，建設領域明確了必須走資源節約型、環境友好型的新型工業化道路。我國于2010年3月18日發布了新版的《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ26-10）， 2010年8月1起開始實施，同時廢止了原《沒用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95），新標準基于將居住建筑的采暖能耗降低65%左右作為節能設計的標準體系。據統計，2009年全年新增節能建筑面積近10億平方米，形成了900萬噸標準煤的節能能力以及減排1800萬噸的二氧化碳氣體，由此可見這是一個潛力巨大的節能領域[2]。特別是大型的公共建筑方面有很大的節能潛力，大型公共建筑比普通住宅運行能耗高5-10倍，甚至10-20倍，公共建筑能耗過大的關鍵在于這些公用建筑采用了不適當的集中空調技術，經常出現“大馬拉小車”的局面，導致能源的無謂消耗。目前全國公共建筑面積大約為45億平方米左右，其中采用中央空調的大型商廈、辦公樓、賓館為5億到6億平方米。如果按節能50％的標準進行改造，總的節能潛力約為1.35億噸標準煤。另外在住宅方面，我國假如推廣城鎮住宅全裝修，每年可以減少三百億元的物耗和相應的能源消耗。據測算，與傳統施工方式相比，綠色施工方式每平方米能耗可以減少約20%，水耗可以減少63%，木模板消耗量減少87%，產生的施工垃圾量減少91%[3]。總之，如果我國從現在起對新建建筑全面執行建筑節能設計標準，并對既有建筑有步驟地推行節能改造，則到2020年，我國建筑能耗可減少3.5億噸標準煤，空調高峰負荷可減少約8000萬千瓦（約相當于4.5個三峽電站的滿負荷出力，減少電力投資6000億元）。如果要求2020年建筑能耗達到發達國家20世紀末的水平，則節能效果將更為巨大。

3 房屋建筑節能技術的應用

近年來，隨著我國住宅節能工作的不斷深入及節能標準的不斷提高，在學習和引進國外先進技術的基礎上，我國研發并推廣應用了眾多采用不同材料、不同做法的建筑節能技術。

1．建筑設計布局

合理的建筑設計是降低建筑使用過程中的能耗的重要前提條件。如當一棟建筑的功能、規模、場地確定后，建筑的朝向和外形會在很大程度上影響建筑能耗。設計應從建筑選址、分區、建筑和道路布局走向，建筑方位朝向、建筑體型、建筑間距、冬季季風主導方向、太陽輻射、建筑外部空間環境構成等方面進行研究。如在小區房屋建筑的節能設計中，良好的建筑設計朝向為接近南北朝向；建筑物之間最適宜的間距應該是經日照后分析，符合當地日照標準要求；在總建筑面積不變的情況下，低密度、高容積率對節能有利，要選擇在采光、通風條件比較好的地段進行建設，良好的自然通風可以采用排列式布局，主立面和開口迎向夏季主導風向，避開冬季主導風向，這樣可以使整個小區自然通風順暢，無“風影區”[4]；綠化對居住區氣候條件起著顯著的作用，如果可以采用整合地面綠化、空中綠化和屋頂花園為一體的立體綠化系統，既可以提高綠地率和綠化率，也可起到遮陽、降溫、導風的作用，對節能有利。

2．建筑圍護結構

建筑圍護結構熱工性能的優劣，是直接影響建筑使用能耗大小的重要因素，改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負荷。在一棟建筑的外圍護結構中，墻體所占的比例最大，通過墻體傳入或傳出的熱量也最多，因此需要提高墻體的保溫隔熱性能。有數據分析，房屋墻體圍護結構的傳熱系數每增大1Ｗ/(m2?Ｋ)，在其他工況不變條件下，空調系統設計計算負荷增加近30%。提高墻體圍的保溫隔熱性能，一般可以通過選擇其組成材料的熱工性能實現，如我國正在推廣使用的墻體貼保溫隔熱板，歐盟新研制的熱二極管墻體、只允許單方向的傳熱，可以產生隔熱效果；以及斷橋鋁合金中空玻璃、能隨季節動態變化的玻璃等[5]。另外，根據當地的氣候、建筑的地理位置和朝向，以建筑能耗軟件DOE-2.0的計算結果為指導，選擇圍護結構組合優化設計方法。

3．室內環境控制技術

室內環境控制包括自然通風利用、自然光利用、空氣處理系統等，其中暖通空調系統的技術應用最為重要。我國絕大部分建筑是內部空間分隔較小的住宅以及內部空間分隔成小空間的辦公樓，這種內部空間分隔的建筑都可以采用分體式空調。分體式空調從自身能源轉換效率上講可能不如集中式空調，但是，分體式空調避免了大馬拉小車，可以靈活的控制開啟具體某個房間的空調和用能。我國的建筑節能有一個非常奇特的現象：北方地區由于建筑的保溫做得不夠以及沒有大面積實行供熱計量，建筑能耗比北歐要高3-5倍，但是，南方地區由于采用了大量的分體式空調，其能耗僅為發達國家和地區能耗的1/3不到，根本原因就是分體式空調幫了大忙。

在歐洲風行的被動式太陽能住宅已逐漸成為歐洲主流建筑節能技術，并被部分歐洲國家確定為國家建筑標準或未來城市發展規劃，被動式住宅的主要技術為：一方面憑借高保溫隔熱與高密閉性的建筑圍護結構，來抵御冬天室外低溫與夏天太陽輻射、室外高溫給室內熱環境造成的影響；另一方面利用建筑圍護結構墻體靠室內一側的高蓄熱重質材料（熱惰性材料），墻體靠室外一側的低導熱輕質材料（熱阻性材料），來實現冬天利用太陽能采暖，夏天利用通風蓄冷降溫的高效節能目標[6]。在瑞典被動式住房采用的技術中，“房屋呼吸”技術比較具有代表性，通過對通風量的控制，形成室內外正負壓差，讓新鮮空氣先進入主要居室，然后經過衛生間和廚房，通過通風管將空氣收集起來，回收其中的大部分熱量，將污濁的空氣由設在屋頂部的風機抽出排放，這樣使空氣質量得到了進一步優化，住宅能耗進一步降低，特別適用于多、高層住宅。

4．可再生能源的利用

在節約能源、保護環境方面，新能源的利用起至關重要的作用。新能源通常指非常規的可再生能源，包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等。利用低品質能源進行建筑整體性或基礎性調溫；高品質能源來進行局部性、精細性調溫，將成為綠色建筑設計的通則。低品質的能源，指的是那些直接可以獲得的能源，如太陽能、風能或淺層地熱等，而高品質的能源指的是電能、天然氣能。如美國能源部正在大力推廣“零能耗住宅”的新技術，“零能耗住宅”有室內溫度變化小、不怕停電、節約能源和減少污染等優點，高效利用太陽能是“零能耗住宅”技術的關鍵，該建筑通過太陽能吸熱壁、窗戶和建筑材料等不借助任何機械裝置，直接利用太陽能進行房屋自然供暖、降溫和照明，以減少房屋降溫或供暖所需的能源消耗，這樣整棟住宅的整體能效就可以得到大大的改善。

我國在太陽能豐富地區也做了一些很好的嘗試，如青藏鐵路的建設中在不凍泉、沱沱河和那曲車站使用了被動式太陽能集熱墻輔助采暖；在拉薩車站站區大面積使用了主動式太陽能熱水器（介質為防凍液）帶動散熱器或地暖采暖、同時提供熱水等，取得了非常好的效果。

4 結束語

從認知到探索再到實踐，節能是一個艱難的歷程，當下，建筑節能的理念已經深入人心，是建筑節能發展的大好時期，我們應積極地研究、推廣和使用節能產品來滿足節約能源、改善居住環境的要求，建立生態建筑思想，尊重自然環境。

參考文獻

[1]楊運才，林陽.建筑節能的意義及影響[J].黑龍江紡織.2008.1

[2]陳浩然.淺談建筑節能設計及措施[J].科技創新導報.2008.21

[3]石國柱. 建筑節能措施與應用[J].安陽工學院學報. 2006.04

[4]王維昌.建筑節能的現狀、對策和意義[J].科技資訊.2008.04

[5]陳碩，黃寧海.建筑節能的設計技術、發展探討[J].智能建筑與城市信息.2007.8

[6]張學英，趙小強.論建筑節能[J].內蒙古科技與經濟.2009.5